Dem Bund obliegt die Pflicht zur "Erhaltung eines ordnungsgemäßen Zustandes für den Wasserabfluss und die Erhaltung der Schiffbarkeit der Bundeswasserstraßen" [§7 Absatz 1 WaStrG]. Ausbau und Unterhaltung von Bundeswasserstraßen führen dabei fast zwangsläufig zu Konflikten zwischen Ökonomie und Ökologie. Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) kommt in einer Studie zur Naturverträglichkeit von Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen an Bundeswasserstraßen zu der Erkenntnis, dass ein grundsätzlicher Zielkonflikt zwischen Naturschutz und den Bau und Unterhaltungsmaßnahmen der damaligen Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes besteht [BUND12a].

Aus Naturschutzsicht ist bei den Binnenwasserstraßen eine Unterscheidung zwischen Flüssen und Kanälen erforderlich. Kanäle stellen als künstlich geschaffene Wasserstraßen gravierende Eingriffe in die Landschaft und damit auch die Flora der umliegenden Gebiete dar. Dies hat insbesondere für den Landschaftswasserhaushalt (etwa für Bäche und kleine Flüsse) und für das Grundwasser (Anstau, Absenkung) Folgen. Außerdem führt der Bau von Kanälen zu Veränderungen von Fauna, da verschiedene Flussgebiete miteinander verbunden werden. Belegt ist zum Beispiel die Wanderung gebietsfremder Tiere in deutsche Gewässer über osteuropäische Kanäle und über den Main-Donau-Kanal [BfN09].

Der Ausbau von Flüssen wiederum führt in der Regel zu nachhaltigen und schwer voraussagbaren
Beeinträchtigungen von Natur und Landschaft. Gleiche verkehrsbauliche Maßnahmen wie Laufbegradigungen oder Fahrrinnenvertiefungen können in verschiedenen Gewässern und Auenökosystemen unterschiedliche Auswirkungen haben. Auch der Bau von Staustufen beeinträchtigt die ökologische Durchgängigkeit, etwa von Fischen und anderen Wassertieren [BfN19a].

Das übergeordnete Ziel des Naturschutzes an Bundeswasserstraßen ist die langfristige Wiederherstellung eines naturnahen Zustands des Gewässer-Aue-Systems [BfN09, BUND12a]. Das Bundeswasserstraßengesetz sieht in diesem Zusammenhang vor, dass bei der Unterhaltung der Bundeswasserstraßen die Belange des Naturhaushaltes zu beachten sind [§8 Absatz 1 WaStrG]. Bei Aus- und Neubauvorhaben einer Bundeswasserstraße sind in Linienführung und Bauweise Bild und Erholungswert der Gewässerlandschaft sowie die Erhaltung und Verbesserung des Selbstreinigungsvermögens des Gewässers zu berücksichtigen [§8 Absatz 2 WaStrG].

Verschiedene politische Instrumente helfen bei der Berücksichtigung von Naturschutzbelangen bei Unterhaltungs-,
Ausbau- und Neubaumaßnahmen an Bundeswasserstraßen. Im Jahr 2000 trat die Wasserrahmenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft (WRRL) mit dem Ziel in Kraft, eine integrierte, harmonisierte Gewässerschutzpolitik in Europa zu erwirken. Die Richtlinie schreibt verbindliche Umweltziele für oberirdische Gewässer und für das Grundwasser vor [BMU11a].

Die Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-Richtlinie), eine Naturschutz-Richtlinie der Europäischen Union, hat zum Ziel "wildlebende Arten, deren Lebensräume und die europaweite Vernetzung dieser Lebensräume zu sichern und zu schützen" [mand13]. Die besonderen Erhaltungsgebiete der FFH-Richtlinie bilden mit den Schutzgebieten der Vogelschutzrichtlinie das europäische Schutzgebietssystem Natura 2000 [BfN13].

Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit Methoden der Umweltrisikoeinschätzung und der FFH-Verträglichkeitseinschätzung für Aus- und Neubauprojekte an Bundeswasserstraßen [BfG04a]. Diese ergänzen das Bewertungsverfahren der Bundesverkehrswegeplanung um die qualitative Beurteilung raumbezogener Umweltrisiken und -konflikte [BfG04]. Mit der FFH Verträglichkeitseinschätzung sollen bereits frühzeitig umwelt- und naturschutzrechtliche Konflikte im Zusammenhang mit Bundeswasserstraßenprojekten aufgezeigt werden. Zudem soll festgestellt werden, ob im späteren Planungsprozess eine detailliertere FFH-Verträglichkeitsprüfung oder eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) erforderlich werden, auf deren Basis Maßnahmen zur Schadensbegrenzung abgeleitet oder die Unzulässigkeit eines Projekts festgestellt werden kann [BMVBS03].

Trotz existierender Instrumente zur Berücksichtigung von Naturschutzbelangen bei Bundeswasserstraßenprojekten lassen sich grundlegende Zielkonflikte zwischen Ökologie und Ökonomie häufig nicht vollständig lösen. Der BUND kommt nach einer Bewertung von 10 exemplarischen Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen an großen Flüssen in Deutschland zu der Erkenntnis, dass die meisten untersuchten Maßnahmen nicht auf die Erreichung der Umweltziele nach WRRL abzielen, sondern auf die bessere Schiffbarkeit beziehungsweise deren Erhaltung. Der nach WRRL angestrebte gute ökologische Zustand wurde jedoch nur an sieben Prozent der deutschen Flussabschnitte, die als Bundeswasserstraßen genutzt werden, erreicht [BUND12a]. Ursprünglich sollten bis zum Jahr 2015 alle Fließgewässer die von der WRRL vorgegebenen Ziele erreichen. Da dieses Ziel jedoch verfehlt wurde, gilt es nun, die beiden folgenden Bewirtschaftungszyklen zu nutzen, um bis spätestens zum Jahr 2027 diese Ziele zu erreichen [UmBA16].

Die Maßnahmenumsetzung für die WRRL wird momentan noch durch die geteilten Zuständigkeiten zwischen Bund und Ländern erschwert. Das Bundesverkehrsministerium und das Bundesumweltministerium erhoffen sich nun durch das Bundesprogramm Blaues Band Deutschland eine Vereinfachung der Situation. Projektideen für grünere Wasserstraßen und ein weitreichendes Biotop können auf diese Weise leichter Förderungen und Unterstützung finden, da innerhalb des Programms die Zuständigkeitsregelungen vereinfacht und der rechtliche Änderungsbedarf geklärt werden soll [Uba16d, BfN19b].